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Authors
Advisor(s)
Abstract(s)
Este trabalho foi desenvolvido para o preenchimento dos requisitos da obtenção do
grau de mestre em Engenharia da Construção. A motivação para este trabalho está relacionada
com a ausência do conhecimento sobre o comportamento a temperaturas elevadas de
elementos de viga parcialmente embebidos com betão (PEB) e a necessidade de apresentação
de formulações simplificadas para a análise de vigas PEB à flexão.
Foram realizados 27 ensaios à flexão na tipologia de 4 pontos, sendo que 9 ensaios
foram realizados à temperatura ambiente e 18 a elevadas temperaturas. Das vigas ensaiadas à
temperatura ambiente, 5 ensaios foram realizados com vigas parcialmente embebidas em
betão PEB e 4 com o perfil metálico IPE100. Das vigas ensaiadas a elevadas temperaturas,
todas PEB, 12 foram testadas para a um nível de temperatura de 400 °C considerando
diferentes condições de ligação dos estribos com a alma do perfil, 3 a nível de temperatura de
200 °C e 3 a nível de temperatura de 600 °C.
A resistência à flexão diminui com a temperatura, como esperado. O modo de
deformação correspondente ao estado limite último das nas vigas ensaiadas foi por
encurvadura lateral torsional (LTB) em quase todos os ensaios, com a exceção dos ensaios
realizados à temperatura de 600°C. Nestes casos o modo de deformação associado ao estado
limite último parece ter ocorrido por formação de rótula plástica (PH).
Os ensaios realizados à temperatura ambiente permitem concluir que a resistência de
vigas PEB é duas vezes superior ao valor da resistência das vigas metálicas, para o mesmo
perfil metálico. A rigidez à flexão e à torção também é superior no caso destes elementos
mistos.
Foram utilizadas metodologias numéricas para avaliar a estabilidade das vigas PEB,
simulando as condições dos ensaios. Foram efetuadas também simulações para caracterizar a
evolução do campo de temperaturas na secção a meio-vão, durante o aquecimento. O
momento crítico, o modo de instabilidade e o momento resistente à flexão das vigas PEB,
foram calculados através de métodos avançados de cálculo (Ansys). This work was developed to fulfill the requirements of the master degree in
Construction Engineering. The motivation for this work is related to the lack of knowledge
about the behavior at elevated temperatures of Partially Encased Beam (PEB) and the need to
develop simplified formulae for the bending analysis of PEB.
27 tests have been performed with the typology of four bending points, divided into 10
series. 9 tests were performed at room temperature and 18 were developed at elevated
temperatures. For the tests developed at room temperature, 5 were performed with partially
encased beams and 4 with the steel beam profile IPE100. From the set of PEB tested at
elevated temperatures, 12 were tested for a temperature level of 400 ° C considering different
shear conditions between the stirrups and the web of the profile, 3 were tested at 200 ° C and
the last 3 PEB series was tested at the temperature of 600 °C.
The bending resistance decreases with temperature, as expected. The deformation
mode shape of the corresponding ultimate limit state was identified by lateral torsional
buckling (LTB) in nearly all the trials, with the exception of tests performed at a temperature
of 600 ° C. In these cases the deformation mode shape appears to have occurred by the
formation of a plastic hinge (PH).
The tests performed at room temperature showed that the bending resistance of partially
encased beams is twice the resistance value of the bare steel beam, when using the same
profile. The flexural and torsional stiffness is also higher for these elements mixed.
Numerical simulations were also used to evaluate the stability performance of PEB,
simulating and validating the test conditions. Simulations were also performed to characterize
the evolution of the temperature field at mid-span section during heating. The critical
moment, the instability mode and the flexural resistance of PEB were calculated, using
advanced calculation methods (Ansys).
Description
Keywords
Vigas parcialmente embebidas (PEB) Resistência a temperaturas elevadas Ensaios de flexão Estruturas mistas de aço e betão
Citation
Gonçalves, Carlos Alberto de Jesus (2012). Resistência a temperaturas elevadas de vigas parcialmente embebidas com betão. Bragança: Escola Superior de Tecnologia e Gestão. Dissertação de Mestrado em Engenharia da Construção
Publisher
Instituto Politécnico de Bragança, Escola Superior de Tecnologia e Gestão